備戰(zhàn)高考物理培優(yōu)-易錯(cuò)-難題(含解析)之法拉第電磁感應(yīng)定律及詳細(xì)答案(已修改)
2025-04-02 00:01 本頁(yè)面
【正文】 一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=（2+）T，定值電阻R1=6 Ω，線圈電阻R2=4Ω求：（1）磁通量變化率，回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（2）a、b兩點(diǎn)間電壓Uab?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【詳解】（1）由B=（2+）T得磁場(chǎng)的變化率為 則磁通量的變化率為：根據(jù)可知回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：（2）線圈相當(dāng)于電源，Uab是外電壓，根據(jù)電路分壓原理可知：答：（1），回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為4V。（2）a、。2．如圖所示，間距為l的平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的夾角為，導(dǎo)軌間接有一阻值為R的電阻，一長(zhǎng)為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上，桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于斜面向上，當(dāng)金屬桿受到平行于斜面向上大小為F的恒定拉力作用，可以使其勻速向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)金屬桿受到平行于斜面向下大小為的恒定拉力作用時(shí)，可以使其保持與向上運(yùn)動(dòng)時(shí)大小相同的速度向下勻速運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g，求： （1）金屬桿的質(zhì)量；（2）金屬桿在磁場(chǎng)中勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）。【解析】【分析】【詳解】（1）金屬桿在平行于斜面向上大小為F的恒定拉力作用下可以保持勻速向上運(yùn)動(dòng)，設(shè)金屬桿的質(zhì)量為m，速度為v，由力的平衡條件可得，同理可得，由閉合電路的歐姆定律可得，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，聯(lián)立解得，（2）金屬桿在磁場(chǎng)中勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小。3．如圖，水平面（紙面）內(nèi)同距為的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為的金屬桿置于導(dǎo)軌上，t＝0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)．桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為．重力加速度大小為g．求（1）金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大??；（2）電阻的阻值．【答案】 ； R=【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：ma=Fμmg ①設(shè)金屬桿到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí)的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：v=at0 ②當(dāng)金屬桿以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動(dòng)勢(shì)為:E=Blv ③聯(lián)立①②③式可得: ④（2）設(shè)金屬桿在磁場(chǎng)區(qū)域中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬桿的電流為I，根據(jù)歐姆定律：I= ⑤式中R為電阻的阻值．金屬桿所受的安培力為： ⑥因金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：F–μmg–f=0 ⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式得: R=4．如圖(a)所示，一個(gè)電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1, 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線的電阻不計(jì)．求 (1) 0~t0時(shí)間內(nèi)圓形金屬線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E；(2) 0~t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R1的電荷量q．【答案】（1）（2）【解析】【詳解】（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律有 ①（2）由題意可知總電阻 R總=R+2R=3 R ② 由閉合電路的歐姆定律有電阻R1中的電流 ③0~t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R1的電荷量 ④ 由①②③④式得5．如圖甲所示,兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1=1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30176。角，上端連接阻值R=，質(zhì)量為m=、阻值r=,距離導(dǎo)軌最上端為L(zhǎng)2=4m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,該勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示．為保持ab棒靜止,在棒上施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F，g=10m/s2求：（1）當(dāng)t=1s時(shí),棒受到安培力F安的大小和方向。（2）當(dāng)t=1s時(shí),
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